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1、电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心jA嵌入式系统及应用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心第三章第三章嵌入式软件系统基础嵌入式软件系统基础电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心主要内容主要内容嵌入式软件系统概述嵌入式软件系统概述嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式软件开发工具嵌入式软件开发工具(在嵌入式系统软在嵌入式系统软件开发一章中介绍件开发一章
2、中介绍)嵌入式嵌入式JavaJava电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心第一节第一节嵌入式软件系统概述嵌入式软件系统概述软件系统软件系统嵌入式软件系统的分类嵌入式软件系统的分类嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心软件系统软件系统软软件件(software)(software)是是计计算算机机系系统统中中与与硬硬件件(hardware)(hardware)相相互互依依存存的的另另一一部部分分，它它包包括括程程序序(program)(program)、相相关关数数据据
3、(data)(data)及及其其说说明明文档文档(document)(document)。其中：其中：程程序序是按照事先设计的功能和性能要求执行的指令序列；数据数据是程序能正常操纵信息的数据结构；文文档档是与程序开发维护和使用有关的各种图文资料。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心软件系统软件系统软件是一种逻辑实体，具有抽象性。这这个个特特点点使使它它与与其其它它工工程程对对象象有有着着明明显显的的差差异异。人人们们可可以以把把它它记记录录在在纸纸上上、内内存存、和和磁磁盘盘、光光盘盘上上，但但却却无无法法看看到到软软件件本本身身的的形形态态，必必须须通通过过观观察察、
4、分分析、思考、判断，才能了解它的功能、性能等特性析、思考、判断，才能了解它的功能、性能等特性。软软件件产产品品的的特特性性软件没有明显的制造过程。一一旦旦研研制制开开发发成成功功，就就可可以以大大量量拷拷贝贝同同一一内内容容的的副副本本。所所以以对对软软件件的的质质量量控控制制，必必须须着着重重在在软软件件开开发发方面下工夫。方面下工夫。软件在使用过程中，没有磨损、老化的问题。软软件件在在生生存存周周期期后后期期不不会会因因为为磨磨损损而而老老化化，但但会会为为了了适适应应硬硬件件、环环境境以以及及需需求求的的变变化化而而进进行行修修改改，而而这这些些修修改改有有不不可可避避免免的的引引入入错
5、错误误，导导致致软软件件失失效效率率升升高高，从从而而使使的的软软件件退退化化。当当修修改改的的成成本本变变得得难难以以接受时，软件就被抛弃。接受时，软件就被抛弃。软件对硬件和环境有着不同程度的依赖性。这导致了软件移植的问题。软件的开发至今尚未完全摆脱手工作坊式的开发方式，生产效率低。软件是复杂的，而且以后会更加复杂。软软件件是是人人类类有有史史以以来来生生产产的的复复杂杂度度最最高高的的工工业业产产品品。软软件件涉涉及及人人类类社社会会的的各各行行各各业业、方方方方面面面面，软软件件开开发发常常常常涉涉及及其其它它领领域域的的专专门门知知识识，这这对对软软件件工工程程师师提出了很高的要求。提
6、出了很高的要求。软件的成本相当昂贵。软软件件开开发发需需要要投投入入大大量量、高高强强度度的的脑脑力力劳劳动动，成成本本非非常常高高，风风险险也也大大。现现在在软软件件的的开开销销已已大大大大超超过过了了硬件的开销。硬件的开销。软件工作牵涉到很多社会因素。许许多多软软件件的的开开发发和和运运行行涉涉及及机机构构、体体制制和和管管理理方方式式等等问问题题，还还会会涉涉及及到到人人们们的的观观念念和和心心理理。这这些些人人的的因因素素，常常常常成成为软件开发的困难所在，直接影响到项目的成败。为软件开发的困难所在，直接影响到项目的成败。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入
7、式软件系统的分类嵌入式软件系统的分类嵌嵌入入式式软软件件系统软件系统软件支撑软件支撑软件应用软件应用软件控制、管理计算控制、管理计算机系统的资源机系统的资源嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式中间件（嵌入式中间件（CORBA、Java）等等等等辅助软件开发的辅助软件开发的工具工具系统分析设计工具系统分析设计工具仿真开发工具仿真开发工具交叉开发工具交叉开发工具测试工具测试工具配置管理工具配置管理工具维护工具等维护工具等面向应用领域面向应用领域手机软件手机软件路由器软件路由器软件交换机软件交换机软件飞控软件等飞控软件等电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的分类嵌
8、入式软件系统的分类从运行平台来分，嵌入式软件可以分为从运行平台来分，嵌入式软件可以分为运运行行在在开开发发平平台台上上的的软软件件：设计、开发、测试工具等。运运行行在在嵌嵌入入式式系系统统上上的的软软件件：嵌入式操作系统、应用程序、驱动程序及部分开发工具。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构硬件硬件应用层应用层驱动层驱动层操作系统层操作系统层中间件层中间件层板级板级初始化初始化FLASH驱动驱动RTC/定定时器驱动时器驱动串口串口 驱动驱动以太网以太网驱动驱动LCD 驱动驱动键盘键盘驱动驱动其他其他驱动驱动内核内核TCP/
9、IP网络系统网络系统文件文件系统系统嵌入式嵌入式GUI电源电源管理管理嵌入式嵌入式CORBA嵌入式嵌入式JAVA嵌入式嵌入式DCOM面向应用领域面向应用领域的中间件的中间件应用应用任务任务1应用应用任务任务2应用应用任务任务n电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构驱动层驱动层 驱动层是直接与硬件打交道的一层，它对驱动层是直接与硬件打交道的一层，它对操作系统和应用提供所需的驱动的支持。操作系统和应用提供所需的驱动的支持。该层主要包括三种类型的程序。该层主要包括三种类型的程序。板级初始化程序板级初始化程序 这些程序在嵌入式系统上
10、电后初始化系统的硬这些程序在嵌入式系统上电后初始化系统的硬件环境，包括嵌入式微处理器、存储器、中断件环境，包括嵌入式微处理器、存储器、中断控制器、控制器、DMA、定时器等的初始化。、定时器等的初始化。与系统软件相关的驱动与系统软件相关的驱动这类驱动是操作系统和中间件等系统软件所这类驱动是操作系统和中间件等系统软件所需的驱动程序，它们的开发要按照系统软件需的驱动程序，它们的开发要按照系统软件的要求进行。的要求进行。目前操作系统内核所需的硬件支持一般都已目前操作系统内核所需的硬件支持一般都已集成在嵌入式微处理器中了，因此操作系统集成在嵌入式微处理器中了，因此操作系统厂商提供的内核驱动一般不用修改。
11、厂商提供的内核驱动一般不用修改。与应用软件相关的驱动与应用软件相关的驱动 与应用软件相关的驱动不一定需要与操作系统与应用软件相关的驱动不一定需要与操作系统连接，这些驱动的设计和开发由应用决定。连接，这些驱动的设计和开发由应用决定。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构操作系统层操作系统层操作系统层包括嵌入式内核、嵌入式TCP/IP网络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI系统和电源管理等部分。其中嵌入式内核是基础和必备的部分，其他部分要根据嵌入式系统的需要来确定。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式
12、软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构中间件层中间件层 目前在一些复杂的嵌入式系统中也开始采用中间件技术，主要包括嵌入式CORBA、嵌入式Java、嵌入式DCOM和面向应用领域的中间件软件。如基于嵌入式CORBA的应用于软件无线电台的应用中间件SCA（Software Core Architecture）等。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构应用层应用层 应用层软件主要由多个相对独立的应用任务组成每个应用任务完成特定的工作，如I/O任务、计算的任务、通信任务等，由操作系统调度各个任务的运行。电子科技大学嵌入式软件工程
13、中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程上电复位上电复位系统升级系统升级引导引导/升级系统升级系统系统初始化系统初始化应用初始化应用初始化多任务应用多任务应用板级初始化板级初始化远程升级远程升级本地升级本地升级基于多任务操作系统基于多任务操作系统的嵌入的嵌入式软件的主要运行流程式软件的主要运行流程该运行流程主要分为该运行流程主要分为5 5个阶段个阶段电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程上电复位、板级初始化阶段上电复位、板级初始化阶段嵌入式系统上电复位后完成板级初始化工作。板级初始化程序具有完全的硬件特性，
14、一般采用汇编语言实现。不同的嵌入式系统，板级初始化时要完成的工作具有一定的特殊性，但以下工作一般是必须完成的：CPU中堆栈指针寄存器的初始化。BSS段（Block Storage Space表示未被初始化的数据）的初始化。CPU芯片级的初始化：中断控制器、内存等的初始化。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程系统引导系统引导/升级阶段升级阶段根据需要分别进入系统软件引导阶段或系统升级阶段。软件可通过测试通信端口数据或判断特定开关的方式分别进入不同阶段。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程
15、嵌入式软件运行流程系统引导阶段系统引导阶段系统引导有几种情况：将系统软件从NOR Flash中读取出来加载到RAM中运行：这种方式可以解决成本及Flash速度比RAM慢的问题。软件可压缩存储在Flash中。不需将软件引导到RAM中而是让其直接在NorFlash上运行，进入系统初始化阶段。将软件从外存（如NandFlash、CF卡、MMC等）中读取出来加载到RAM中运行：这种方式的成本更低。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程系统升级阶段系统升级阶段进入系统升级阶段后系统可通过网络进行远程网络进行远程升级升级或通过串口进行本地升级串口进
16、行本地升级。远程升级远程升级一般支持TFTP、FTP、HTTP等方式。本地升级本地升级可通过Console口使用超级终端或特定的升级软件进行。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程系统初始化阶段系统初始化阶段 在该阶段进行操作系统等系统软件各功能部分必需的初始化工作，如根据系统配置初始化数据空间、初始化系统所需的接口和外设等。系统初始化阶段需要按特定顺序进行，如首先完成内核的初始化，然后完成网络、文件系统等的初始化，最后完成中间件等的初始化工作。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流
17、程嵌入式软件运行流程应用初始化阶段应用初始化阶段在该阶段进行应用任务的创建，信号量、在该阶段进行应用任务的创建，信号量、消息队列的创建和与应用相关的其它初始消息队列的创建和与应用相关的其它初始化工作。化工作。多任务应用运行阶段多任务应用运行阶段各种初始化工作完成后，系统进入多任务各种初始化工作完成后，系统进入多任务状态，操作系统按照已确定的算法进行任状态，操作系统按照已确定的算法进行任务的调度，各应用任务分别完成特定的功务的调度，各应用任务分别完成特定的功能。能。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心第二节第二节嵌入式操作系统嵌入式操作系统概述概述嵌入式操作系统的演变嵌入
18、式操作系统的演变嵌入式操作系统分类嵌入式操作系统分类嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统的组成嵌入式操作系统的组成嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心概述概述嵌嵌入入式式操操作作系系统统可可以以统统称称为为应应用用在在嵌嵌入入式式系系统统的的操操作作系系统统，它它具具有有一一般般操操作作系系统统的的功功能能，同同时时具具有嵌入式软件的特点，主要有：有嵌入式软件的特点，主要有：可固化可固化 可配置、可剪裁可配置、可剪裁 独立的板级支持包，可修改独立的板级支持包，可修改 不同的不同的CPU有不同
19、的版本有不同的版本 应用的开发需要有集成的交叉开发工具应用的开发需要有集成的交叉开发工具电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心概述概述近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展从支持8位微处理器到16位、32位甚至64位微处理器；从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种微处理器芯片；从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块，如文件系统，TCP/IP网络系统，窗口图形系统等。随着嵌入式系统应用领域的扩展，目前嵌入式随着嵌入式系统应用领域的扩展，目前嵌入式操作系统的市场在不断细分，出现了针对不同操作系统的市场在不断细分，出现了针对不同领域的产
20、品，这些产品按领域的要求和标准提领域的产品，这些产品按领域的要求和标准提供特定的功能。供特定的功能。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统的演变嵌入式操作系统的演变*Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded devicedevice10%*Kernel30%*KernelNetworkingFile System75
21、%*KernelNetworkingFile SystemMultiprocessingMemory ManagementNetworking UtilityWindows APIApplicationApplicationApplicationApplication90%*90%*KernelNetworkingFile SystemMultiprocessingFault ToleranceDistributed ObjectsAdvanced NetworkingAdvanced InterconnectJavaBrowser/GUI电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工
22、程中心嵌入式操作系统的演变嵌入式操作系统的演变在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统的角度来看，大致经历了以下几个阶段：的角度来看，大致经历了以下几个阶段：无操作系统阶段无操作系统阶段简单操作系统阶段简单操作系统阶段实时操作系统阶段实时操作系统阶段面向面向Internet的阶段的阶段电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统分类嵌入式操作系统分类从应用领域来分从应用领域来分面向信息家电的嵌入式操作系统面向智能手机的嵌入式操作系统，如SymbianOS、MS Mobile OS、PalmOS、Embedded Linux等面向汽车
23、电子的嵌入式操作系统 面向工业控制的嵌入式操作系统 .从实时性的角度来分从实时性的角度来分嵌入式实时操作系统：具有强实时特点，如VxWorks、QNX、Nuclear、OSE、DeltaOS、各种ITRON OS等。非实时嵌入式操作系统：一般只具有弱实时特点，如WinCE、版本众多的嵌入式Linux、PalmOS等。从嵌入式系统的商业模式来分类从嵌入式系统的商业模式来分类商用型：功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，开发费用开发费用+版税版税。开源型：开放源码，只收服务费，没有版税。如Embedded linux，RTEMS，eCOS。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件
24、工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构体系结构是操作系统的基础，它定义了硬件与体系结构是操作系统的基础，它定义了硬件与软件的界限、内核与操作系统其它组件（文件、软件的界限、内核与操作系统其它组件（文件、网络、网络、GUIGUI等）的组织关系、系统与应用的接等）的组织关系、系统与应用的接口。口。体系结构是确保系统的性能、可靠性、灵活性、体系结构是确保系统的性能、可靠性、灵活性、可移植性、可扩展性的关键，就好比房子的梁可移植性、可扩展性的关键，就好比房子的梁架，只有梁架搭牢固了才提得上房子的质量，架，只有梁架搭牢固了才提得上房子的质量，再做一些锦上添花的工作才有意义。再做一些锦上添花
25、的工作才有意义。目目前前操操作作系系统统的的体体系系结结构构可可分分为为：单单块块结结构构、层次结构层次结构和和客户客户/服务器（微内核）结构服务器（微内核）结构。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构硬硬 件件系统服务系统服务用户态用户态核心态核心态应用程序应用程序应用程序应用程序单块结构单块结构电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构用户模式用户模式内核模式内核模式层次结构层次结构电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构
26、嵌入式操作系统体系结构硬硬 件件进程服务进程服务用户态用户态核心态核心态应用程序客户应用程序客户内存服务内存服务微内核微内核文件服务文件服务网络服务网络服务显示服务显示服务发送发送应答应答客户客户/服务器结构（微内核结构）服务器结构（微内核结构）电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构微内核结构的优点微内核结构的优点提供一致的接口提供一致的接口可扩展性：扩展对新的软件可扩展性：扩展对新的软件/硬件支持硬件支持灵活性：可伸缩灵活性：可伸缩可移植性可移植性分布式系统支持分布式系统支持适用于面向对象操作系统环境适用于面向对象操作系统环境
27、性能问题：性能问题：通通过过微微内内核核构构造造和和发发送送信信息息、接接受受应应答答并并解解码码所花费的时间比进行一次系统调用的时间多所花费的时间比进行一次系统调用的时间多很大程度取决于微内核的大小和功能很大程度取决于微内核的大小和功能电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构目目前前嵌嵌入入式式操操作作系系统统主主要要采采用用分分层层和和模模块块化相结合的结构或微内核结构。化相结合的结构或微内核结构。分分层层和和模模块块化化结结合合的的结结构构将将操操作作系系统统分分为为硬硬件件无无关关层层、硬硬件件抽抽象象层层和和硬硬件件相相
28、关关层层，每每层层再再划划分功能模块。分功能模块。这这样样移移植植工工作作便便集集中中在在硬硬件件相相关关层层，与与其其余余两两层层无无关关，功功能能的的伸伸缩缩则则集集中中在在模模块块上上，从从而而确确保其具有良好的可移植性和可伸缩性。保其具有良好的可移植性和可伸缩性。而而采采用用微微内内核核结结构构，则则可可利利用用其其可可伸伸缩缩的的特特点点适应硬件的发展，便于扩展。适应硬件的发展，便于扩展。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构应用程序应用程序任务管理任务管理硬硬 件件用户扩展处理用户扩展处理调度管理调度管理硬件抽象层硬
29、件抽象层应用编程接口应用编程接口内存管理内存管理中断管理中断管理时钟时钟/定时器管理定时器管理I/OI/O管理管理出错处理出错处理同步、通信管理（消息队列，信号量，事件，同步、通信管理（消息队列，信号量，事件，异步信号异步信号)）DeltaCORE的体系结构：层次模块结构的体系结构：层次模块结构分分层层次次模模块块化化电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构用户模式用户模式应用应用应用应用应用应用网络管理器网络管理器图形管理器图形管理器设备管理器设备管理器文件系统管理器文件系统管理器网络驱动网络驱动图形驱动图形驱动设备驱动设备驱动
30、文件系统驱动文件系统驱动硬硬件件内核模式内核模式 内核（微内核）内核（微内核）QNX4.25的体系结构：客户的体系结构：客户/服务器结构服务器结构电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式内核嵌入式内核嵌入式嵌入式TCP/IP网络系统网络系统嵌入式文件系统嵌入式文件系统嵌入式操作系统的组成嵌入式操作系统的组成电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核内内核核是是嵌嵌入入式式操操作作系系统统的的基基础础，也也是是必必备备的的部分。部分。内内核核还还提提供供特特定定的的应应用用编编程程接接口口，但但目目前前没
31、没有统一的标准。有统一的标准。任任务务管管理理内内存存管管理理通通信信同同步步与与互互斥斥机机制制中中断断管管理理时时间间管管理理任任务务扩扩展展返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核任务管理任务管理内内核核的的核核心心部部分分，具具有有任任务务调调度度、创创建建任任务务、删删除除任任务务、挂挂起起任任务务、解解挂挂任任务务、设设置置任任务务优先级等功能。优先级等功能。通通用用计计算算机机的的操操作作系系统统追追求求的的是是最最大大的的吞吞吐吐率率，为为了了达达到到最最佳佳整整体体性性能能，其其调调度度原原则则是是公公平平，采采用用Round-
32、RobinRound-Robin或或可可变变优优先先级级调调度度算法，调度时机主要以时间片为主驱动。算法，调度时机主要以时间片为主驱动。而而嵌嵌入入式式操操作作系系统统多多采采用用基基于于静静态态优优先先级级的的可可抢抢占占的的调调度度，任任务务优优先先级级是是在在运运行行前前通通过过某某种种策策略略静静态态分分配配好好的的，一一旦旦有有优优先先级级更更高高的任务就绪就马上进行调度。的任务就绪就马上进行调度。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核内存管理内存管理嵌入式操作系统的内存管理比较简单。嵌入式操作系统的内存管理比较简单。通通常常不不采采
33、用用虚虚拟拟存存储储管管理理，而而采采用用静静态态内内存存分分配配和和动动态态内内存存分分配配（固固定定大大小小内内存存分分配配和和可可变变大小内存分配）相结合的管理方式。大小内存分配）相结合的管理方式。有些内核利用有些内核利用MMUMMU机制提供内存保护功能。机制提供内存保护功能。通通用用操操作作系系统统广广泛泛使使用用了了虚虚拟拟内内存存的的技技术术，为为用户提供一个功能强大的虚存管理机制。用户提供一个功能强大的虚存管理机制。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核通信、同步和互斥机制通信、同步和互斥机制这这些些机机制制提提供供任任务务间间、
34、任任务务与与中中断断处处理理程程序序间间的通信、同步和互斥功能。的通信、同步和互斥功能。一一般般包包括括信信号号量量、消消息息、事事件件、管管道道、异异步步信信号和共享内存等功能。号和共享内存等功能。与与通通用用操操作作系系统统不不同同的的是是，嵌嵌入入式式操操作作系系统统需需要要解解决决在在这这些些机机制制的的使使用用中中出出现现的的优优先先级级反反转转问题。问题。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核中断管理，一般具有以下功能：中断管理，一般具有以下功能：安装中断服务程序安装中断服务程序中中断断发发生生时时，对对中中断断现现场场进进行行保保
35、存存，并并且且转转到到相应的服务程序上执行相应的服务程序上执行中断退出前，对中断现场进行恢复中断退出前，对中断现场进行恢复中断栈切换中断栈切换中断退出时的任务调度中断退出时的任务调度 返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核时间管理时间管理提提供供高高精精度度、应应用用可可设设置置的的系系统统时时钟钟，该该时时钟钟是嵌入式系统的时基，可设置为十毫秒以下。是嵌入式系统的时基，可设置为十毫秒以下。提提供供日日历历时时间间，负负责责与与时时间间相相关关的的任任务务管管理理工工作作如如任任务务对对资资源源有有限限等等待待的的计计时时、时时间间片片轮轮转转
36、调度等，提供软定时器的管理功能等。调度等，提供软定时器的管理功能等。通通用用操操作作系系统统的的系系统统时时钟钟的的精精度度由由操操作作系系统统确确定，应用不可调，且一般是几十个毫秒。定，应用不可调，且一般是几十个毫秒。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核任务扩展功能任务扩展功能任任务务扩扩展展功功能能就就是是在在内内核核中中设设置置一一些些HookHook的的调调用用点点，在在这这些些调调用用点点上上内内核核调调用用应应用用设设置置的的、应应用用自自己己编编写写的的扩扩展展处处理理程程序序，以以扩扩展展内内核核的的有关功能。有关功能。Hoo
37、kHook调调用用点点有有任任务务创创建建、任任务务切切换换、任任务务删删除除、出错处理等。出错处理等。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式嵌入式TCP/IPTCP/IP协协 议议 已已 经经广广泛泛地地应应用用于于嵌嵌入入式系统中式系统中嵌嵌 入入 式式 TCP/IP网网络络系系统统提提供供符符合合TCP/IP协协 议议 标标 准准的的协协议议栈栈，提提供供Socket编程接口。编程接口。Socket Socket 接接 口口 UDP UDP协议协议 TCP TCP协议协议 IP IP 协议协议 ICMP/IGMP ICMP/IGMP协议协议 网络接口层
38、网络接口层 ARP/PPP ARP/PPP协议协议 以太网驱动以太网驱动 异步串口驱动异步串口驱动物物 理理 设设 备备应用程序应用程序/应用协议应用协议电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式嵌入式TCP/IP嵌入式嵌入式TCP/IPTCP/IP网络系统具有以下的特点：网络系统具有以下的特点：可剪裁可剪裁：能根据嵌入式系统的功能的要求选择所需的协能根据嵌入式系统的功能的要求选择所需的协议，对完整的议，对完整的TCP/IPTCP/IP协议簇进行剪裁，以满足协议簇进行剪裁，以满足用户的需要。用户的需要。采用“零拷贝零拷贝”（Zero Copy）技术，提高实提高实时性时性
39、 所谓所谓“零拷贝零拷贝”技术，是指技术，是指TCP/IPTCP/IP协议栈没有协议栈没有用于各层间数据传递的缓冲区，协议栈各层间用于各层间数据传递的缓冲区，协议栈各层间传递的都是数据指针，只有当数据最终要被驱传递的都是数据指针，只有当数据最终要被驱动程序发送出去或是被应用程序取走时，才进动程序发送出去或是被应用程序取走时，才进行真正的数据搬移。行真正的数据搬移。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式嵌入式TCP/IP采用静态分配技术采用静态分配技术 在网络初始化时就静态分配通信缓冲区，设置在网络初始化时就静态分配通信缓冲区，设置了专门的发送和接收缓冲（其大小一般小
40、于或了专门的发送和接收缓冲（其大小一般小于或等于物理网络上的等于物理网络上的MTUMTU值），从而确保了每次发值），从而确保了每次发送或接收时处理的数据不会超过送或接收时处理的数据不会超过MTUMTU值，也就避值，也就避免了数据处理任务的阻塞等待。免了数据处理任务的阻塞等待。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式文件系统嵌入式文件系统通通用用操操作作系系统统的的文文件件系系统统通通常常具具有有以以下下功功能：能：提供用户对文件操作的命令提供用户对文件操作的命令提供用户共享文件的机制提供用户共享文件的机制管理文件的存储介质管理文件的存储介质提提供供文文件件的的
41、存存取取控控制制机机制制，保保障障文文件件及及文文件件系系统的安全性统的安全性提供文件及文件系统的备份和恢复功能提供文件及文件系统的备份和恢复功能提供对文件的加密和解密功能提供对文件的加密和解密功能电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式文件系统嵌入式文件系统嵌嵌入入式式文文件件系系统统相相比比之之下下较较为为简简单单，主主要要具具有有文文件件的的存存储储、检检索索、更更新新等等功功能能，一一般不提供保护和加密等安全机制。般不提供保护和加密等安全机制。它它以以系系统统调调用用和和命命令令方方式式提提供供对对文文件件的的各各种操作，主要有：种操作，主要有：设置和修改对文
42、件和目录的存取权限设置和修改对文件和目录的存取权限 提供建立、修改、改变、删除目录等服务提供建立、修改、改变、删除目录等服务提提供供创创建建、打打开开、读读、写写、关关闭闭、撤撤消消文文件件等等服务服务 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介C/OS-II是一个抢占式实时多任务内核。是一个抢占式实时多任务内核。它是用它是用ANSI的的C语言编写的，包含一小部语言编写的，包含一小部分汇编语言代码，使之可以提供给不同架分汇编语言代码，使之可以提供给不同架构的微处理器使用。构的微处理器使用。至今，从至今，从8位到位到64
43、位，位，C/OS-II已经在已经在40多多种不同架构的微处理器上使用。种不同架构的微处理器上使用。使用使用C/OS的领域包括：照相机行业、航空的领域包括：照相机行业、航空业、医疗器械、网络设备、自动提款机以业、医疗器械、网络设备、自动提款机以及工业机器人等。及工业机器人等。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介C/OS-II全部以源代码的方式提供，大约全部以源代码的方式提供，大约有有5500行。行。CPU相关的部分使用的是针对相关的部分使用的是针对Intel80 x86微微处理器的代码。处理器的代码。C/OS-II
44、可以很容易地移植到不同架构的可以很容易地移植到不同架构的嵌入式微处理器上。嵌入式微处理器上。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介C/OS-II的特点的特点：源代码源代码可移植可移植可固化可固化可裁减可裁减可抢占性可抢占性支持多任务支持多任务可确定性可确定性任务栈任务栈系统服务系统服务中断管理中断管理稳定性和可靠性稳定性和可靠性电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介源代码文件介绍源代码文件介绍对函数和环境的定义：PC.C与处理器类型无关
45、部分：OS_CORE.C OS_FLAG.C OS_MBOX.C OS_MEM.C OS_MUTEX.C OS_Q.C OS_SEM.C OS_TASK.C OS_TIME.C COS-II.C COS-II.H与处理器类型相关部分：OS_CPU_A.S OS_CPU_C.C OS_CPU.H 给整个内核库提供总体的include文件：INCLUDES.H 配置文件，定义使用C/OS-II中的哪些功能：OS_CFG.H电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心
46、第四节第四节嵌入式嵌入式JavaJava概述概述为什么需要为什么需要J2MEJ2ME用来做什么用来做什么进一步了解进一步了解J2MEJ2ME应用应用电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心概述概述JavaJava伴随着伴随着Write Once,Run AnywhereWrite Once,Run Anywhere的的美好愿望而诞生美好愿望而诞生电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心为什么需要为什么需要Java ME从从PCPC时代到网络时代：计算无处不在时代到网络时代：计算无处不在消费类嵌入式设备拥有庞大的市场：消费类嵌入式设备拥有庞大的市场：手机手
47、机PDA机顶盒机顶盒重新定义重新定义“电脑电脑”计算计算+娱乐娱乐+沟通沟通电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心为什么需要为什么需要Java ME且慢：在美好明天到来之前且慢：在美好明天到来之前竞争的时代：竞争的时代：多样化的硬件多样化的硬件多样化的软件多样化的软件多样化的网络多样化的网络运营商、设备制造商、软件开发商运营商、设备制造商、软件开发商所所有人都希望取得优势有人都希望取得优势电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心为什么需要为什么需要Java ME电信运营商电信运营商：提供更多更好的增值服务，：提供更多更好的增值服务，寻找新的利润增长点寻
48、找新的利润增长点设备制造商设备制造商：需要更多的软件支持：需要更多的软件支持软件开发商软件开发商：需要开发功能更强、更有吸：需要开发功能更强、更有吸引力的应用引力的应用所有人的难题：没有统一的标准所有人的难题：没有统一的标准电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心Java ME用来做什么用来做什么为不同的硬件为不同的硬件/软件软件/网络环境定义一个统网络环境定义一个统一的一的JavaJava虚拟机架构及统一的虚拟机架构及统一的APIAPI在在PCPC上开发应用，在嵌入式设备上运行上开发应用，在嵌入式设备上运行应用具备网络交互能力应用具备网络交互能力应用无需移植，也无需重新编
49、译，直接运应用无需移植，也无需重新编译，直接运行于所有平台行于所有平台电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心进一步了解进一步了解Java MEJava Micro Edition(Java ME)含含有虚拟机以及由有虚拟机以及由Configuration指指定的核心和在定的核心和在Profiles中指定的纵中指定的纵向的或与向的或与Optional Package电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心进一步了解进一步了解Java ME-Configuration我们可以根据如下特性对嵌入式设备分类：我们可以根据如下特性对嵌入式设备分类：内存的类型和数
50、量内存的类型和数量处理器的类型和速度处理器的类型和速度是否具有网络连接及连接类型是否具有网络连接及连接类型ConfigurationConfiguration是一套规范，它为具有类似是一套规范，它为具有类似属性的某一类设备定义了属性的某一类设备定义了J2MEJ2ME平台应该具平台应该具有的基本功能，例如有的基本功能，例如JavaJava核心库、核心库、JavaJava虚虚拟机。拟机。目前目前J2MEJ2ME规范只有两种规范只有两种ConfigurationConfiguration：CLDC(Connected Limited Device Configuration)CDC(Connecte